David W. Pessen (1989), Industrial Automation - Circuits, design and components, Editora John Wiley and Sons

(1)

AUTOMAÇÃO

(M323)

CAPÍTULO VII CAPÍTULO VII

Diagrama funcional GRAFCET

2013/2014 2013/2014 2013/2014 2013/2014

Bibliografia do capítulo

•Daniel Bouteille & outros; Les

Automatismes Programmables, Editions

Automatismes Programmables, Editions Cepadues, 1987

•O GRAFCET – Diagrama funcional

para automatismos sequenciais (1986), Edi ã d T l

Edição da Telemec

•David W. Pessen (1989), Industrial Automation - Circuits, design and

components, Editora John Wiley and Sons

(2)

S

á i

S

á i

Sumário

Definição do Grafcet Níveis do Grafcet

Construção do diagrama funcional Construção do diagrama funcional

Grafcet

E l d li ã

Exemplos de aplicação

© Luis Filipe Baptista – ENIDH/DEM 3

G f t

Grafcet

Em processos mais complexos e com um número elevado de variáveis de entrada/saída, não é prático nem funcional efectuar a sua descrição funcional efectuar a sua descrição através dos métodos clássicos de síntese de sistemas sequenciais síntese de sistemas sequenciais

Os métodos clássicos baseiam-se em tabelas de fases, fluxograma de

estados, totalmente gráfico, etc. estados, totalmente gráfico, etc.

(3)

G f t

Grafcet

E é d i b ã d

Estes métodos visam a obtenção de circuitos o mais simples possíveis de

d f d d

modo a efectuar o comando dos processos

Actualmente, nas aplicações que

recorrem a autómatos programáveis recorrem a autómatos programáveis (PLC’s) e microcomputadores, deixou de fazer sentido este conceito de

de fazer sentido este conceito de economia

G f t

Grafcet

Mesmo quando se pretende efectuar implementações que utilizam lógica p ç q g cablada, o preço dos componentes lógicos é tão baixo (quando compa-lógicos é tão baixo (quando compa

rado com o preço final do projecto do sistema) que mesmo nestes casos sistema), que, mesmo nestes casos, este conceito de economia tem vindo progressivamente a perder interesse

(4)

G f t

Grafcet

O diagrama funcional GRAFCET (Grafo de comando - Etapa -

( p

Transição) é uma representação gráfica que exprime de uma forma gráfica que exprime de uma forma bastante clara:

A ê i d t d í i

A sequência de estados possíveis para

o sistema

As condições que condicionam a

transições entre estados

G f t

Grafcet

Representação do Grafcet

O GRAFECT é representado através de O GRAFECT é representado através de

dois diagramas designados por Grafcet de nível 1 e 2

Grafcet de nível 1 e 2

Estes diagramas são utilizados de uma forma sucessiva e complementar

O método é de execução totalmente O método é de execução totalmente

(5)

G f t

Grafcet

GRAFCET de nível 1 - Especificações funcionais

Estas especificações caracterizam as reacções do sistema de comando

reacções do sistema de comando

face às informações provenientes do

i l ( i

sistema a controlar (parte operati-va),), de modo a poder compreender-p p se a acção da parte de comando a construir

construir

G f t

Grafcet

GRAFCET de nível 1 - Especificações funcionais

Deve portanto definir-se de um modo claro e preciso as diferentes

claro e preciso, as diferentes

funções, informações e comandos,

l id i ã d

envolvidos na automatização da parte operativa, sem considerar os

p p ,

aspectos relaccionados com as tecnologias a utilizar

(6)

G f t

Grafcet

GRAFCET d í l 1 E ifi õ GRAFCET de nível 1 - Especificações

funcionais

Exemplo: Neste nível, não é

relevante efectuar um deslocamento por intermédio de um cilindro

pneumático, hidráulico ou motor pneumático, hidráulico ou motor

eléctrico, mas sim definir as circuns-tâncias ou as condições que

tâncias ou as condições que

permitam que esse movimento se deva realizar

deva realizar

G f t

Grafcet

GRAFCET de nível 2 Especificações tecnológicas Especificações tecnológicas

Definem o modo como o sistema de d d á i i

comando deverá inserir-se

fisicamente no conjunto constituído pelo sistema comandado e o meio que o rodeia

(7)

G f t

Grafcet

GRAFCET de nível 2

Especificações tecnológicas

Neste nível devem ser especificadas as i di õ b ti d

indicações sobre o tipo de sensores e actuadores a utilizar, as suas

especificações e as limitações que daí possam decorrer

possam decorrer

G f t

Grafcet

GRAFCET de nível 2

Especificações tecnológicas

p

ç

g

Podem igualmente ser acrescentadas especificações adicionais sobre o meio especificações adicionais sobre o meio ambiente do sistema de comando:

temperatura temperatura humidade poei as poeiras carácter anti-explosivo õ ã tensões de alimentação, ……

(8)

G f t

Grafcet

GRAFCET de nível 2 Especificações operacionais Especificações operacionais

Relacionam-se com o acompanhamen-t d i t d d d t

to do sistema de comando durante o seu funcionamento real ou efectivo Neste caso, estudam-se questões

relacionadas com o equipamento uma relacionadas com o equipamento, uma vez construído e posto em

funciona-t

mento

G f t

Grafcet

GRAFCET de nível 2 -Especificações GRAFCET de nível 2 -Especificações

operacionais

E l d tõ i i

Exemplos de questões operacionais:

fiabilidade

ausência de avarias perigosas disponibilidadep

possibilidades de modificação do

equipamento em função de q p ç

transformações do sistema comandado

facilidade de manutençãoç

(9)

G f t

Grafcet

Exemplo: comando de uma prensa de Exemplo: comando de uma prensa de

compressão de material pulverulenta Constituição da parte operativa:

Punção inferior fixo C Punção inferior fixo C

Punção superior A e de uma matriz

inferior B (móveis) inferior B (móveis)

Subconjunto de colocação do material Subconjunto de evacuação da peça

comprimida

Grafcet

Di Diagrama de um sistema de comando (exemplo anterior)

(10)

G f t

Grafcet

Descrição do modo de funcionamen- Descrição do modo de

funcionamen-to

1 Mat i na posição alta P nção s pe io

1. Matriz na posição alta. Punção superior na posição alta

2 Colocação do material a comprimir

2. Colocação do material a comprimir

3. Descida do punção superior de modo a comprimir a matéria pulverulenta

comprimir a matéria pulverulenta

4. Subida do punção superior id d i i d d

5. Descida da matriz. Retirada da peça comprimida

bid d i i ã l

6. Subida da matriz para a posição alta

Grafcet

Grafcet de nível 1- especifica-ções ções funcionais

(11)

Grafcet

Tecnologias a utilizar na implementação prática: Cilindros hidráulicos A, B (punção e matriz) (p ç ) Electroválvula E pneumática para pneumática para libertação da peça comprimida) comprimida) Botoneira de arranque - d Lâmpada sinalizadora V

© Luis Filipe Baptista – ENIDH/DEM 21 Lâmpada sinalizadora - V Grafcet de nível 2 (especificações operacionais) operacionais)

(12)

Grafcet

Grafcet de nível 2 – variáveis de saída Grafcet de nível 2 – variáveis de saída

Grafcet

Grafcet de nível 2 – variáveis de Grafcet de nível 2 – variáveis de

(13)

Grafcet

Diagrama de comando com indicação Diagrama de comando com indicação

de todas as variáveis de entrada e íd

saída

Grafcet

Elementos do Grafcet Elementos do Grafcet

O exemplo anterior permitiu apresen-tar de um modo intuito os três

conceitos fundamentais do Grafcet: conceitos fundamentais do Grafcet:

Etapa T i ã Transição

(14)

Grafcet

Et

Etapa

Definição: uma etapa corresponde a Definição: uma etapa corresponde a

uma situação durante a qual o

comportamento de todo ou parte do comportamento de todo ou parte do sistema em relação às suas entradas e

íd é i iá l saídas é invariável

AA etapa é representada por um etapa é representada por um

rectângulo referenciado numerica-mente (número na parte superior)

mente (número na parte superior)

Grafcet

Etapa

Exemplo de representação de etapap p ç p

Pode acrescentar-se um nomePode acrescentar se um nome

simbólico representativo da função principal da etapa

(15)

Grafcet

Etapa

Uma etapa pode ser activa ou inactiva Uma etapa pode ser activa ou inactiva

e num instante determinado, a

it ã d i t t ti d é situação do sistema automatizado é inteiramente definido pelo conjunto das etapas activas

Para cada etapa fixam-se as acções a Para cada etapa fixam se as acções a

efectuar

Grafcet

Etapa

As acções só são efectivas quando a As acções só são efectivas quando a

etapa estiver activa

Para definir as etapas activas coloca-se um ponto ou outro símbolo na parte p p inferior

(16)

Grafcet

Etapa

As acções a efectuar quando a etapa está activa, são descritas de modo literal ou simbólico no interior de um literal ou simbólico no interior de um ou vários rectângulos no lado direito

Grafcet

Etapa

A execução das acções pode estar

associada a outras condições lógicas, funções de variáveis de entrada, de funções de variáveis de entrada, de variáveis auxiliares ou do estado activo ou inactivo de outras etapas activo ou inactivo de outras etapas

(17)

Grafcet

T ansições

Transições

Indicam as possibilidades de evolução p ç entre etapas

Associa-se a cada transição uma Associa se a cada transição uma

condição lógica chamada receptividade

receptividade

A receptividade é uma informação combinatória de informações

combinatória de informações

exteriores (estados de sensores, contadores temporizadores etc )

contadores, temporizadores, etc…)

Grafcet

Transições

Exemplos de receptividades

(18)

Grafcet

Transições

Exemplos de receptividades

Grafcet

Ligações orientadas Ligações orientadas

Indicam a via de mudança de estado do

Grafcet

O sentido geral é de cima para baixog p Devem ser utilizadas setas quando tal

se justifique para melhor clareza se justifique para melhor clareza

(19)

Grafcet

Regras de evolução Regras de evolução

Regra 1: a inicialização fixa as etapas activas no início do funcionamento

São activadas incondicionalmente e São activadas incondicionalmente e

referenciadas no Grafcet através de:

Grafcet

Regras de evolução

Regra 2: uma transição pode ser Regra 2: uma transição pode ser

validada ou não validada. É validada quando todas as etapas imediatamen quando todas as etapas imediatamen-te precedenimediatamen-tes estiverem activas

É

É transposta quando:

For validada, e For validada, e

A receptividade associada à transição for

verdadeira verdadeira

(20)

Grafcet

Exemplos de situações envolvendo transiçõesç

Grafcet

Regras de evolução Regras de evolução

Regra 3: a transposição de uma

TRANSIÇÃO provoca a activação de TODAS as etapas imediatamente a TODAS as etapas imediatamente a seguir e a desactivação de TODAS as etapas imediatamente precedentes etapas imediatamente precedentes

Regra 4: várias transições mente transponíveis são simultânea-mente transpostasspos s

(21)

Grafcet

Regras de evolução (Ex: regra 3)

Grafcet

R d l ã Regras de evolução

Regra 5: se no decurso do funciona-g mento, uma mesma etapa deve ser desactivada e activada desactivada e activada simultânea-mente, ela deve ficar activa (caso

a o) raro)

NOTA: o tempo de transposiçãop p ç de uma transição não pode ser nunca rigorosamente nulo. Idem para etapa rigorosamente nulo. Idem para etapa

(22)

Grafcet

Escolha condicional entre várias Escolha condicional entre várias

sequências

Grafcet

Agulhagem formada pela escolha de Agulhagem formada pela escolha de

(23)

Grafcet

Salto de etapa e retomada de Salto de etapa e retomada de

sequência

é

O salto condicional é uma agulhagem particular que permite saltar uma ou várias etapas sempre que as acções a realizar se tornem inúteis

A retomada de sequência permite

retomar uma ou várias vezes a mesma retomar uma ou várias vezes a mesma sequência enquanto uma condição

fixada não for obtida (ciclo)

fixada não for obtida (ciclo)

Grafcet

S lt d Salto de etapa e retomada de sequência sequência

(24)

Grafcet

Exemplo de agulhagem : serviço de Exemplo de agulhagem : serviço de

três postos

d d é 3 b õ

Um posto de comando contém 3 botões

de pressão correspondendo a pedidos de transferência para um dos três postos transferência para um dos três postos

Grafcet

Grafcet de nível 1

(25)

Grafcet

Sequências simultâneas Sequências simultâneas

Um Grafcet pode comportar várias

ê â

sequências que se realizam simultâne-amente, mas em que as evoluções das etapas activas em cada ramo, sejam independentesp

Para representar estes funcionamen-tos simultâneos, uma transição única e tos simultâneos, uma transição única e dois traços paralelos indicam o início e o fim das sequências

o fim das sequências

Grafcet

Exemplo de sequências q simultâneas

(26)

Grafcet

S ê i i ltâ Sequências simultâneas

A partir da etapa 22, a receptividade p p , p provoca a activação simultânea das etapas 23 e 26

etapas 23 e 26

Estas duas sequências (23-24-25) e

ã ã

(26-27-28-29) evoluirão então de forma totalmente independentep

Só quando as etapas 25 e 29 estiverem activas e q r=1 => activa-se etapa 30

activas e q.r=1 => activa-se etapa 30

Grafcet

Exemplo de sequências simultâneas: Exemplo de sequências simultâneas:

grafcet de nível 1 de uma unidade de f ã

(27)

Grafcet

Implementação do Grafcet Automation Studio Automation Studio

(28)

Implementação do Grafcet Autómatos programáveis programáveis (Ex: fabricante SAIA-BURGESS) SAIA BURGESS)

David W. Pessen (1989), Industrial Automation - Circuits, design and components, Editora John Wiley and Sons

AUTOMAÇÃO

AUTOMAÇÃO

(M323)

(M323)

(M323)

(M323)

Diagrama funcional GRAFCET

Diagrama funcional GRAFCET

Diagrama funcional GRAFCET

Diagrama funcional GRAFCET

Bibliografia do capítulo

Bibliografia do capítulo

Bibliografia do capítulo

Bibliografia do capítulo

S

á i

S

á i

Sumário

Sumário

G f t

G f t

Grafcet

Grafcet

G f t

G f t

Grafcet

Grafcet

G f t

G f t

Grafcet

Grafcet

G f t

G f t

Grafcet

Grafcet

G f t

G f t

Grafcet

Grafcet

G f t

G f t

Grafcet

Grafcet

G f t

G f t

Grafcet

Grafcet

G f t

G f t

Grafcet

Grafcet

G f t

G f t

Grafcet

Grafcet

G f t

G f t

Grafcet

Grafcet



GRAFCET de nível 2



GRAFCET de nível 2



Especificações tecnológicas



Especificações tecnológicas

G f t

G f t

Grafcet

Grafcet



GRAFCET de nível 2



GRAFCET de nível 2



Especificações tecnológicas

p